7. Коррозионная усталость.

Под коррозионной усталостью понимают процесс снижения долговечности, образования трещин и разрушения металла в результате совместного действия циклически повторяющихся напряжений и коррозионной среды. Коррозионно-термическая усталость обусловлена циклическим нагружением элементов котла, связанным с изменением температуры стенки металла.

Циклически повторяющиеся напряжения возникают при частых пусках, остановах, гидравлических испытаниях и при работе котлов в случаях дестабилизации нормального режима кипения или пульсаций топочного факела. Различают высокочастотную и малоцикловую коррозионно-термическую усталость.

Высокочастотная коррозионная усталость возникает при высокой частоте, но малой интенсивности цикличных напряжений (при частоте 50 - 100 циклов в минуту, интенсивности значительно меньше предела прочности). При напряжениях меньших предела текучести возникают транскристаллитные трещины.

Малоцикловая коррозионная усталость обусловлена низкой частотой, но высокой интенсивностью цикличных напряжений (при частоте менее 50 циклов в минуту, интенсивности близкой к пределу прочности). При напряжениях, превышающих предел текучести, появляются межкристаллитные трещины.

При коррозионной усталости протекают два основных процесса: многократное знакопеременное пластическое деформирование по всей толщине металла котельного элемента и коррозионный процесс, распространяющийся с поверхности металла в глубину его.

Отличительной особенностью коррозионной усталости является наличие ряда исходных трещин, возникающих из коррозионных повреждений и приводящих к образованию не одного, а нескольких очагов разрушения. Повреждения имеют форму полостевидных трещин со многими пережимами и округлыми окончаниями, заполненными продуктами коррозии.

Местом возникновения повреждений от коррозионной усталости чаще являются гнутые участки трубопроводов, коллекторов, камер пароохладителей, барабаны и другие необогреваемые котельные элементы, реже – экранные трубы и другие поверхности нагрева.

Микроструктура повреждений в местах излома имеет бороздчатый рельеф, участки с микрополосками, слабо развитый речной узор или траковые следы.

Мерами предупреждения коррозионной усталости являются:

-оптимизация топочного режима;

-обеспечение хорошей циркуляции рабочей среды;

-устранение тепловой разверки и «голодного питания» отдельных экранных труб;

-обеспечение чистоты внутренних поверхностей;

-ошиповка труб в зоне зажигательного пояса;

- расшлаковка угловых и близких к ним труб при остановах котлов.

ВИДЫ КОРРОЗИИ ТРАКТА ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ И ЕЕ СОСТАВЛЯЮЩИХ.

1.Углекислотная и кислородная коррозия стали.

Основным оборудованием конденсатно-питательного тракта ТЭС являются деаэраторы, насосы, конденсаторы турбин и подогреватели. При движении воды по конденсатно-питательному тракту происходит повышение ее температуры и давления. На участках тракта, находящихся под разрежением (в паровом пространстве конденсатора турбины ПНД, в конденсатных насосах) через неплотности в соединениях присасывается атмосферный воздух. С ним в рабочую среду поступают коррозионно-активные газы (углекислота и кислород).

Обогащение углекислотой питательной воды и конденсатов (греющего пара всех подогревателей и турбин) сопровождается смещением рН среды в кислую область в связи с протеканием реакций:

В слабокислой среде, содержащей растворенную углекислоту, электрохимическая коррозия углеродистой стали протекает с водородной деполяризацией. В результате водородной деполяризации на катодных участках выделяется молекулярный водород. При одновременном присутствии в воде растворенного кислорода и углекислоты коррозия стали протекает двумя параллельными путями: с водородной и кислородной деполяризацией, при этом в результате кислородной деполяризации на катодных же участках образуются ионы гидроксила. Анодные участки металла растворяются, посылая в раствор ионы двухвалентного железа. Последние с ионами гидроксила образуют малорастворимую гидрозакись железа, которая выделяется в твердую фазу по достижении значения ее произведения растворимости. Растворенным кислородом гидрозакись может окисляться с образованием малорастворимой гидроокиси железа.

При параллельном протекании процессов кислородной и водородной деполяризации образующаяся твердая фаза гидратированных окислов слабо сцепляется с поверхностью корродирующего металла и в значительном количестве поступает в питательную воду. При одновременном присутствии в воде растворенных углекислоты и кислорода углеродистая сталь корродирует равномерно по всей поверхности (сплошная коррозия).

В отличие от кислорода, который расходуется в процессе коррозии, свободная углекислота вследствие гидролиза образующихся карбонатов и бикарбонатов вновь освобождается. Вместе с паром углекислота удаляется из котла, проходит паровой тракт и в конденсаторе турбины распределяется между жидкой и паровой фазами. Часть углекислоты удаляется из парового пространства конденсатора с отсосом парогазовой смеси. Растворившаяся в конденсате турбины свободная углекислота вызывает снижение рН конденсата и вновь способствует протеканию коррозии углеродистой стали с водородной деполяризацией (углекислотной коррозии).

Для подавления углекислотной коррозии используют метод аминирования. Наиболее часто употребляемым реагентом при этом в настоящее время является аммиак. Образующиеся при диссоциации аммиака ионы гидроксила нейтрализуют ионы водорода, обусловленные диссоциацией свободной углекислоты, препятствуя протеканию коррозии с водородной деполяризацией.

Когда свободная углекислота отсутствует, но есть соли (хлориды), повышающие электрическую проводимость воды, растворенный кислород вызывает локальные разрушения металла (углеродистой стали) в виде язвин.

Удаление растворенных газов из воды производится в деаэраторе. Чтобы связать кислород, оставшийся после термической деаэрации, воду обрабатывают восстановителями (гидразином или сульфитом натрия).

Снижение рН турбинного конденсата наряду с углекислотой вызывают и другие летучие кислоты, которые могут содержаться в перегретом паре. В паре котлов ТЭС, где применяется сульфитирование воды, могут присутствовать сернистый газ и сероводород. При конденсации пара они растворяются с образованием кислот (сернистой и сероводородной). На ТЭЦ с производственными отборами пара возвращаемый конденсат может быть загрязнен галоидсодержащими органическими веществами (дихлорэтаном, хлороформом и др.). Поступая с питательной водой в котел, такие вещества подвергаются гидролизу, в результате которого получаются минеральные кислоты (соляная кислота).

На ТЭЦ, где возможно попадание потенциально кислых веществ с возвращаемыми производственными конденсатами, необходимо иметь автономную схему ввода щелочи в линию фосфатирования. При снижении рН во время растопки котловую воду необходимо обрабатывать едким натром.